DE102017008628A1 - Stoffaustauschmaschine - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Bewirken eines Stoffaustausches zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas innerhalb eines Rotors, wobei die Flüssigkeit im Zentrum des Rotors aufgegeben und durch die von der Rotordrehung erzeugte Zentrifugalkraft nach außen getrieben wird, und wobei das Gas den Rotor umgibt und durch den Gasdruck durch den Rotor hindurch von außen nach innen gedrückt wird entgegen der Flüssigkeitsströmung im Rotor, wobei der Rotor mehrere in der Rotorebene liegende Kanäle aufweist, die im Rotorzentrum beginnen und am Rotoraußenumfang enden, wobei die Kanäle jeweils mit einer Packung gefüllt sind, die die Kontaktfläche zwischen der Flüssigkeit und dem Gas vergrößert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewirken eines Stoffaustausches zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas innerhalb eines Rotors, wobei die Flüssigkeit im Zentrum des Rotors aufgegeben und durch die von der Rotordrehung erzeugte Zentrifugalkraft nach außen getrieben wird, und wobei das Gas den Rotor umgibt und durch den Gasdruck durch den Rotor hindurch von außen nach innen gedrückt wird, entgegen der Flüssigkeitsströmung im Rotor.
  • Aus der WO 2015/101826 A1 und WO 2016/038480 A1 sind Stoffaustauschmaschinen bekannt mit einem Rotor, der zwei Seitenflächen aufweist, wobei im Zwischenraum zwischen den beiden Flächen sich eine Packung befindet, die bei Rotordrehung zentral aufgegebene Flüssigkeit nach außen treibt. Hierbei ist der Rotor von einem Gas umgeben, das durch den Gasdruck entgegen der Flüssigkeit durch den Rotor strömt, um einen Stoffaustausch zwischen der Flüssigkeit und dem Gas zu bewirken.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Stoffaustausch und der Stofftransport wesentlich verbessert ist, bei einfacher Herstellung und Montage.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rotor mehrere in der Rotorebene liegende Kanäle aufweist, die im Rotorzentrum beginnen und am Rotoraußenumfang enden, wobei die Kanäle jeweils mit einer Packung gefüllt sind, die die Kontaktfläche zwischen der Flüssigkeit und dem Gas vergrößert.
  • Das Aufteilen der Rotorenpackung in einzelne Packungsbereiche innerhalb von radialen oder schrägen Kanälen innerhalb des Rotors ermöglicht einen besonders präzisen und effektiven Stoffaustausch bei einfacher Herstellung und Montage des Rotors.
  • Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn die in den insbesondere rohrförmigen Kanälen einliegenden Packungen gewebe-, gestricke-, sieb- oder gitterförmig sind. Hierbei bestehen die in den insbesondere rohrförmigen Kanälen und insbesondere glatt oder strukturiert einliegenden Packungen aus Metall insbesondere von Strukturblechen gebildet oder aus Kunststoff oder Glasfaser.
  • Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die inneren Enden der Kanäle oder Rohre einen inneren koaxialen Raum bilden, in den die Flüssigkeit aufgegeben wird. Hierbei ist von Vorteil, wenn die Rohre/die Kanäle im Rotor insbesondere im Rotorzentrum derart angeordnet sind, dass die Flüssigkeit nur durch die Kanäle durch den Rotor strömt.
  • Auch ist von Vorteil, wenn die äußeren Enden der Kanäle oder Rohre in der äußeren zylindrischen Ringfläche des Rotors enden. Vorzugsweise weist der Rotor ein bis zweiunddreißig, vorzugsweise vier bis acht Kanäle insbesondere Rohre auf.
  • Eine einfache und leicht herzustellende Konstruktion des Rotors ist gegeben, wenn der Rotor zwei kreisrunde Seitenflächen aufweist, zu denen die Rotorendrehachse lotrecht ist und die miteinander einen Zwischenraum bilden, in dem die Kanäle insbesondere Rohre angeordnet sind. Auch können die Rohre/die Kanäle sich nach außen hin kontinuierlich oder stufenweise erweitern. Ferner können die Rohre/die Kanäle aus einzelnen separaten Abschnitten zusammengesetzt sein.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rotors ist in der Zeichnung perspektivisch dargestellt.
  • Die Stoffaustauschmaschine weist einen Rotor 1 auf, der in der Ausführung nach 1 zwei zueinander koaxiale und parallele kreisrunde Seitenflächen 2, 3 bzw. Seitenscheiben gleichen Durchmessers besitzt, die zwischen sich einen schmalen Zwischenraum 4 gleichbleibender Breite bilden. Beide Flächen/Scheiben 2, 3 sind in nicht dargestellter Weise auf einer mittigen Welle lotrecht befestigt und weisen jeweils eine mittige Öffnung 5 auf.
  • Im Zwischenraum 4 zwischen den beiden Flächen/Scheiben 2, 3 sind mehrere Rohre 6 radial befestigt, die Kanäle 7 bilden. Die radialen Rohre beginnen mit ihrem inneren Ende am Rand der Öffnung 5 und enden mit ihrem äußeren Ende in der äußeren koaxialen zylindrischen Ringfläche 8 des Rotors 1. Die inneren Enden der Rohre/Kanäle bilden mit den Öffnungen 5 einen inneren koaxialen Innenraum 9, in den die Flüssigkeit aufgeben wird. Die äußeren Enden der Rohre 6 enden in der äußeren zylindrischen Ringfläche 8 des Rotors. Hierbei ist dafür gesorgt, dass die Rohre 6 /die Kanäle 7 im Rotor 1 insbesondere im Rotorzentrum derart angeordnet sind, dass die Flüssigkeit nur durch die Kanäle durch den Rotor strömt.
  • Alle Rohre 6 sind mit einer nicht dargestellten Packung ausgefüllt, deren Aufgabe es ist, die Kontaktfläche zwischen der in den Innenraum 9 aufgegebenen Flüssigkeit mit dem von außen einwirkenden Gas zu vergrößern insbesondere um einen Stoffaustausch optimal zu bewirken. Vorzugsweise sind die in den insbesondere rohrförmigen Kanälen 7 einliegenden Packungen gewebe-, gestricke-, sieb- oder gitterförmig. Hierbei bestehen die in den insbesondere rohrförmigen Kanälen 7 einliegenden Packungen aus Metall insbesondere von Strukturblechen oder aus Kunststoff oder Glasfaser.
  • Die Kanäle 7 sind von Rohren 6 aus Metall oder Kunststoff gebildet, die im Rotor 1 radial oder schräg angeordnet sind. In den zwei Ausführungsbeispielen sind acht Rohre/Kanäle zwischen den Scheiben/Flächen 2 befestigt. Die Anzahl kann zwischen einem Rohr/Kanal und zweiunddreißig liegen.
  • In nicht dargestellten Ausführungen erweitern sich die Rohre 6 /die Kanäle 7 nach außen hin kontinuierlich oder stufenweise. Auch können die Rohre 6/Kanäle 7 sich nach außen kontinuierlich oder stufenweise erweitern. Ferner können die Rohre/Kanäle aus einzelnen separaten Abschnitten zusammengesetzt sein.
  • In beiden Ausführungen besteht der Rotor 1 mit seinen Rohren/Kanälen aus Metall und/oder Kunststoff, ist in einer geschlossenen gasbeaufschlagten Kammer gelagert und von einem Elektromotor angetrieben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2015/101826 A1 [0002]
    • WO 2016/038480 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Bewirken eines Stoffaustausches zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas innerhalb eines Rotors (1), wobei die Flüssigkeit im Zentrum des Rotors aufgegeben und durch die von der Rotordrehung erzeugte Zentrifugalkraft nach außen getrieben wird, und wobei das Gas den Rotor umgibt und durch den Gasdruck durch den Rotor hindurch von außen nach innen gedrückt wird entgegen der Flüssigkeitsströmung im Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) mehrere in der Rotorebene liegende Kanäle (7) aufweist, die im Rotorzentrum (9) beginnen und am Rotoraußenumfang (8) enden, wobei die Kanäle jeweils mit einer Packung gefüllt sind, die die Kontaktfläche zwischen der Flüssigkeit und dem Gas vergrößert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (7) von Rohren (6) aus Metall oder Kunststoff gebildet sind, die im Rotor (1) radial oder schräg angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in den insbesondere rohrförmigen Kanälen (7) einliegenden Packungen gewebe-, gestricke-, sieb- oder gitterförmig und insbesondere glatt oder strukturiert sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den insbesondere rohrförmigen Kanälen (7) einliegenden Packungen aus Metall insbesondere von Strukturblechen gebildet oder aus Kunststoff oder Glasfaser bestehen.
  5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Enden der Kanäle (7) oder Rohre (6) einen inneren koaxialen Raum (9) bilden, in den die Flüssigkeit aufgegeben wird.
  6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (6)/die Kanäle (7) im Rotor (1) insbesondere im Rotorzentrum derart angeordnet sind, dass die Flüssigkeit nur durch die Kanäle durch den Rotor strömt.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Enden der Kanäle (7) oder Rohre (6) in der äußeren zylindrischen Ringfläche (8) des Rotors enden.
  8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) ein bis zweiunddreißig, vorzugsweise vier bis acht Kanäle insbesondere Rohre (6) aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) zwei kreisrunde Seitenflächen (2, 3) aufweist, zu denen die Rotorendrehachse lotrecht ist und die miteinander einen Zwischenraum (4) bilden, in dem die Kanäle (7) insbesondere Rohre (6) angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (6)/die Kanäle (7) nach außen hin sich kontinuierlich oder stufenweise erweitern.
  11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (6)/die Kanäle (7) aus einzelnen separaten Abschnitten zusammengesetzt sind.
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